Тертя́ ко́взання — зовнішнє тертя руху, під час якого швидкості тіл в точках дотику відрізняються за величиною і (чи) напрямком і діє на тіло у напрямку, протилежному до напрямку проковзування.
Негативними наслідками тертя ковзання в механізмах є не тільки зменшення ККД, а й знос механізмів.
Загальні положення Редагувати
Основною причиною тертя ковзання є те, що поверхні тіл, котрі дотикаються є шорсткими; внаслідок цього під час переміщення одного тіла по поверхні іншого потрібна сила для подолання опору мікроскопічних нерівностей цих поверхонь. Крім шорсткості поверхонь на явища тертя певний вплив роблять і сили міжмолекулярної взаємодії між двома тілами.
Сила тертя виникає в тій чи іншій мірі між усякими реальними поверхнями, якими б гладкими вони не були. Якщо два тіла взаємодіють одне з одним в умовах тертя, то реакцію R, що діє з боку одного тіла на інше тіло, котре ковзає по ньому можна розкласти на дві складові: N, спрямовану по спільній нормалі до поверхні тіл що дотикаються, і Fr, що лежить в дотичній площині. Сила Fr називається силою тертя ковзання — вона перешкоджає ковзанню тіла по поверхні іншого тіла.
Якщо до тіла прикласти дві активні сили — силу тяжіння P й силу тяги або штовхаючу силу F, то відносне переміщення тіла починається тільки при деякому значенні сили F > Frmax. При цьому, сила тертя, яка з'являється при відносному спокої тіла, називається силою тертя спокою, сила тертя, що діє при ковзанні тіла, відноситься до тертя руху.
Максимальна сила тертя спокою Frmax є пропорційною до нормального тиску N тіла на площину (закон Амонтона — Кулона):
де — безрозмірна величина, яка називається коефіцієнтом тертя спокою або статичним коефіцієнтом тертя.
Сила тертя під час руху менша від сили тертя спокою і коефіцієнт тертя руху (динамічний коефіцієнт тертя) менший ніж статичний коефіцієнт тертя:
Кут тертя Редагувати
Часто під час інженерних розрахунків не роблять різниці між статичним і динамічним коефіцієнтами тертя і їх значення визначають для відповідних матеріалів за таблицями тангенсів кута φ0, утвореного реакцією R шорсткої поверхні з нормаллю N до поверхні, так як μ = tg φ.
Кут φ0 називається кутом тертя.
Конус тертя Редагувати
Розглянемо тіло, що перебуває в стані граничної рівноваги на шорсткій поверхні. В залежності від дії заданих сил напрям граничної реакції F0 може змінюватися. Геометричне місце всіх можливих напрямків реакції F0 в граничних умовах утворює конусну поверхню — конус тертя. Приведемо усі активні сили, що діють на тіло, до однієї рівнодійної R, яка утворює кут α з нормаллю до поверхні. Така сила робить подвійну дію — її нормальна складова визначає реакцію поверхні N і, як наслідок, граничну силу тертя , дотична складова сили R намагається цю силу перебороти. При збільшенні сили R будуть пропорційно зростати обидві складові. Отже, стан спокою або руху тіла не залежить від модуля сили R і визначається тільки кутом її прикладання α.
При рівновазі тіла , і для того, щоб тіло почало рухатися, необхідно і достатньо, щоб рівнодійна активних сил R знаходилась поза конусом тертя.
Див. також Редагувати
Примітки Редагувати
- ДСТУ 2823-94 Зносостійкість виробів тертя, зношування та мащення. Терміни та визначення.
Джерела Редагувати
- Кіндрачук М. В., Лабунець В. Ф., Пашечко М. І., Корбут Є. В. Трибологія: підручник/ МОН. — Київ: НАУ-друк, 2009. — 392 с. ISBN 978-966-598-609-6
- Теорія механізмів і машин / А. С. Кореняко; Під ред. М. К. Афанасьєва. — К.: Вища школа Головне вид-во, 1987. — 206 с.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики — М.: Наука, 1979. — Т. I. Механика. — С. 101—102. — 520 с.
Література Редагувати
- Експлуатаційне зміцнення поверхонь тертя ковзання в активному середовищі / В. М. Гайдучок; Львів. держ. аграр. ун-т. — Л., 1998. — 112 c. — Бібліогр.: 111 назв.
Посилання Редагувати
- Урок № 2. Тертя. Сила тертя. Коефіцієнт тертя ковзання // Фізика 7-9 класи